Распространение радиоволн
А волны летят, наши волны как птицы летят…
Да. Я умышленно отказываюсь от упоминания электромагнитных волн, и упорно буду звать их электрическими, световыми или радиоволнами. Всему свое время. Поймете…
А разговор в этой главе будет о распространении радиоволны в свободном пространстве. Но сначала, как не странно, об энтропии.
Все в мире стремится к равновесию. Стоит появиться каким либо внешним воздействиям – вещество тут же меняет свою структуру так чтобы компенсировать это воздействие. В результате действия бесконечного числа воздействий и вызванных ими внутренних взаимодействий в веществе и образуется то самое абсолютно
(В3) детерминированное? хаотическое броуновское движение. Причем во время хаотической смены структуры вещества само вещество обычно остается в стабильном состоянии.Впрочем, внешнее воздействие может быть настолько сильным, что вещество, пытаясь приспособиться к внешнему воздействию саморазрушится (обратите внимание на приставку “само” - это важно).
Итак, есть свободное пространство, заполненное разреженным (по земным меркам) газом. Оно безгранично (к этому мы привыкли) и на него не воздействуют внешние электрические поля (это сложнее). Частицы, населяющие это пространство, находятся в постоянном механическом движении (это не совсем понятно и я к этому еще вернусь), однако, поскольку в среднем в каждой единице пространства находится постоянное число частиц для простоты (для чьей простоты?) считаем, что частицы не двигаются.
(В3) Вот это уже нечестно… А как же с тезисом еще древних о вечном движении материи. Обратите внимание “материи”!Атомы в составе молекул очень похожи
(В3) на воровскую модель, простите, боровскую - ядро и электрон. Добавляем два электрода. (В3) Именно это в 1913 г. сделал Штарк. Прилагаем к ним равные по величине заряды – положительный и отрицательный. Для начала небольшие. Орбиты электронов вытягиваются в направлении положительного заряда, а ядро чуть смещается в сторону отрицательного. Тока в цепи нет. Все спокойно. Пока…Увеличиваем разность потенциалов. Орбиты электронов еще сильнее вытягиваются в эллипс, еще немного, еще… Ничего страшного – вытягиваются себе и вытягиваются… !!!!ТРАХ!!!! (Во всем доме погас свет). Сколько раз я зарекался ставить дома такие опыты
(В3) !!! Действительно, Штарк доводил разность потенциалов между электродами до
. Ну, короче, когда электронные орбиты вытянулись настолько, что пересекли орбиты соседних атомов, электроны стали общими - оно и жахнуло. Красивая была молния, яркая, ветвистая, объемная, со жгучим треском. А вы говорите, концентрация свободных электронов.… Ни одного свободного не было… и вдруг ка-а-а-а-к.… В общем-то, они совсем не свободные. Правильнее было бы назвать их общими. Пойду свет чинить. А то ничего не видно.
Так вот. Уточнение терминологии: плазма это вещество где электроны общие для соседних атомов. Так. С постоянным электрическим полем разобрались. Пора разбираться с переменным. Сейчас заменим блок питания и продолжим опыты.
(В
3) Извините!.. Плазма – ионизированный газ, в котором число положительных и отрицательных зарядов одинаково, а объём который он занимает настолько велик, что тепловые флуктуации не нарушают квазинейтральности.Включаем. Теперь мы знаем, когда наступит пробой, и ограничим напряженность электрического поля. И начинаем менять электрическое поле между электродами по синусоиде. Все как и ожидалось. Электронные орбиты вытягиваются в такт синусоиде, с едва различимым запаздыванием. Ну, в этом ничего интересного нет. Потихоньку повышаем частоту воздействия электрического поля. Так, уже интереснее. Такое чувство, что сила притяжения стала собираться вокруг кратчайшего пути между электродами. Там эллипсы электронных орбит вытянуты во много раз сильнее, чем в окружающем пространстве. Как это объяснить? Потом попробуем. Повышаем частоту… !!!!ТРАХ!!!! (Свет опять гаснет). Не дождетесь! У меня уже заготовлен предохранитель на этот случай. На сей раз, молния была как ниточка, натянутая между электродами. Почему же ее затянуло по кратчайшему маршруту? Воздух вроде бы одинаковый…
Воздух. Хорошо бы сейчас на свежий воздух. Покататься на велосипеде в Лосином Острове или просто погулять. Поиграть с ребятами в баскетбол или … Хорошо бы! Но я приглашу Вас в душное прокуренное помещения бильярдной!
Я положу на стол два шара, аккуратно прицелюсь кием. Ставим два опыта.
Итак, угол отклонения второго шара зависит от силы удара, и соответственно от скорости ударяющего шара. Создается впечатление, что наши эллиптические электронные орбиты ведут себя подобно шарам бильярда: чем выше частота возбуждающего поля и соответственно скорость изменения формы эллипсов, тем большая часть энергии направлена по направлению приложенной силы (удара). Я думаю, вы помните, что высокочастотные радиоволны “не огибают препятствия”, а низкочастотные “огибают”. Просто как на бильярде.
(В3) Не обижайте биллиард, - математическая теория бильярда была разработана Кориолисом в 1832 году и выглядела весьма достойно. Кстати, его книга "Математическая теория биллиардной игры" бла издана в русском переводе, кажется, в году 1970…1980.Вероятно, придется модифицировать принцип Гюйгенса и ввести в него зависимость диаграммы распространения волны излучаемой элементарным диполем от частоты и направления, с которого волна пришла на диполь. Впрочем, Принцип Гюйгенса – простая модель и не стоит ее усложнять – ее и так не все понимают.
(В
3) А здесь могла бы сильно помочь Математика, в лице (если можно так выразиться) теоремы Грина ("формулы Грина" - в простонародье).